一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，連接鋼筒段的頂端通過連接機(jī)構(gòu)與上部鋼塔段連接，嵌入式鋼筒段從下部混凝土塔段頂面嵌裝入下部混凝土塔段內(nèi)；連接鋼筒段與嵌入式鋼筒段之間安裝張拉錨固法蘭盤，嵌入式鋼筒段的底面安裝環(huán)形嵌固底盤；所述嵌入式鋼筒段的筒壁均勻設(shè)有多個穿筋孔，并在每個穿筋孔內(nèi)設(shè)有穿過該穿筋孔的穿孔錨固筋。本實用新型可以大大提高連接構(gòu)件的整體剛度，避免應(yīng)力集中和分布不均勻，可以有效控制預(yù)應(yīng)力混凝土塔段的裂縫寬度，甚至可以避免預(yù)應(yīng)力混凝土塔段開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，大大提高混凝土塔筒的耐久性和疲勞特性。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電塔架，具體為一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼 塔段連接過渡裝置。 一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能是一種清潔能源，具有蘊藏量巨大、分布廣泛、可再生、無污染等優(yōu)點，也是未 來我國重點扶持開發(fā)的可再生能源之一。我國風(fēng)力資源豐富區(qū)和較豐富區(qū)面積大，分布范 圍廣，且具有穩(wěn)定度高、連續(xù)性能好的風(fēng)能品味，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。現(xiàn)階段，為 了解決傳統(tǒng)鋼制塔筒由于風(fēng)機(jī)型號增大使得筒身直徑不斷增大，運輸相當(dāng)困難以及鋼制塔 筒抗腐蝕性能差，使用年限短等問題，鋼和混凝土的組合型塔筒成為一種最好的選擇。而在 組合型構(gòu)件中，連接部位是保證其結(jié)構(gòu)體系安全性的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu) 體系中一般使用螺栓連接和帶鋼制過渡段的鋼法蘭連接。
[0003] 傳統(tǒng)的螺栓連接一般在混凝土塔筒內(nèi)部預(yù)埋螺栓，再通過上部鋼制塔筒段的底部 法蘭與螺栓進(jìn)行固定連接。這種連接當(dāng)螺栓受到拉力時，混凝土塔筒將受到剪力，使得混凝 土塔筒受力不均勻。同時混凝土筒身在風(fēng)荷載作用下，不斷的受到拉壓力作用，其抗裂性能 和抗疲勞性能都得不到保證。
[0004] 傳統(tǒng)的法蘭連接一般在混凝土中引入預(yù)應(yīng)力并將預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓錨 固在法蘭盤上。傳統(tǒng)的法蘭連接方式由于法蘭盤自身剛度的限制，當(dāng)預(yù)應(yīng)力施加位置間距 較大時，法蘭盤下部混凝土在環(huán)向布置的兩個相鄰預(yù)應(yīng)力孔洞之間混凝土的堅向應(yīng)力分布 不均勻，甚至?xí)霈F(xiàn)拉應(yīng)力，存在塔頂混凝土局部開裂的可能性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中混凝土塔段與鋼塔段連接處受力復(fù)雜、 安全性低、混凝土塔筒受力不均勻，抗裂性能和抗疲勞性能差等問題而設(shè)計了一種組合風(fēng) 電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，改善組合塔筒連接處應(yīng)力分布的不均勻性、 有效控制混凝土塔段的裂縫寬度、提高組合塔筒的耐久性和抗疲勞性能。
[0006] 本實用新型的技術(shù)方案為，一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝 置，包括上、下安裝的中心軸線在一條直線上且半徑一致的連接鋼筒段和嵌入式鋼筒段，連 接鋼筒段的頂端通過連接機(jī)構(gòu)與上部鋼塔段連接，嵌入式鋼筒段從下部混凝土塔段頂面嵌 裝入下部混凝土塔段內(nèi)；連接鋼筒段與嵌入式鋼筒段之間安裝張拉錨固法蘭盤，所述連接 鋼筒段的筒壁和嵌入式鋼筒段筒壁均位于張拉錨固法蘭盤外側(cè)環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面中間的中 間環(huán)面，嵌入式鋼筒段的底面安裝環(huán)形嵌固底盤；所述下部混凝土塔段內(nèi)還設(shè)有預(yù)應(yīng)力施 加構(gòu)件；所述嵌入式鋼筒段的筒壁均勻設(shè)有多個穿筋孔，并在每個穿筋孔內(nèi)設(shè)有穿過該穿 筋孔的穿孔錨固筋。
[0007] 嵌入式鋼筒段嵌裝入下部混凝土塔段內(nèi)，嵌入式鋼筒段所在的混凝土塔筒部分為 混凝土塔筒加強(qiáng)過渡段，在混凝土塔筒加強(qiáng)過渡段嵌入帶孔嵌入式鋼筒段并增設(shè)徑向穿孔 錨固筋，穿筋孔孔徑大于穿孔錨固筋直徑，澆筑混凝土后穿筋孔中形成混凝土榫，將鋼截面 上的巨大軸力及彎矩荷載分配到混凝土中，使鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力得到很好的分散，改善了連接部 位的力學(xué)性能。
[0008] 所述張拉錨固法蘭盤中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、張拉錨固法蘭盤中間環(huán)面與外側(cè) 環(huán)面之間分別均勻設(shè)有預(yù)應(yīng)力孔。所述預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件穿過預(yù)應(yīng)力孔，且預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件 頂端錨固在張拉錨固法蘭盤的頂部，而預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件的底端穿入下部混凝土塔段。
[0009] 所述張拉錨固法蘭盤中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、張拉錨固法蘭盤中間環(huán)面與外側(cè) 環(huán)面之間分別均勻設(shè)有混凝土澆筑孔，通過混凝土澆筑孔向混凝土塔筒段注入鋼纖維混凝 土。
[0010] 所述混凝土澆筑孔與預(yù)應(yīng)力孔交錯布置。
[0011] 預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件為預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓。
[0012] 所述張拉錨固法蘭盤的底面設(shè)有向下部混凝土塔段伸出的錨固鋼筋；設(shè)有上下分 布的多根過渡段加強(qiáng)環(huán)筋分別環(huán)繞在嵌入式鋼筒段的內(nèi)側(cè)和外側(cè)；設(shè)有上下分布的多根下 部混凝土塔段環(huán)筋分別環(huán)繞在預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件的內(nèi)側(cè)和外側(cè)；所述張拉錨固法蘭盤底面設(shè) 有分布在嵌入式鋼筒段內(nèi)側(cè)和外側(cè)的向下伸出的過渡段加強(qiáng)堅向鋼筋；所述張拉錨固法蘭 盤底面設(shè)有分布在預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件內(nèi)側(cè)和外側(cè)的向下伸出的下部混凝土堅向鋼筋；下部混 凝土塔段內(nèi)還設(shè)有水平的兩端分別與下部混凝土堅向鋼筋連接的下部混凝土塔段拉筋?；?凝土塔筒加強(qiáng)過度段配置過渡段加強(qiáng)堅向鋼筋、過渡段拉筋、過渡段加強(qiáng)環(huán)筋，過渡段加強(qiáng) 堅向鋼筋與下部混凝土塔段縱筋搭接并與下部混凝土塔段環(huán)筋一同形成鋼筋籠，并通過混 凝土澆筑孔填充鋼纖維混凝土；與連接裝置形成整體，進(jìn)一步提高連接裝置的剛度，使得預(yù) 應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓的預(yù)加力充分傳遞到下部混凝土塔段部分。
[0013] 與傳統(tǒng)法蘭通過錨固鋼筋錨固于混凝土的連接方式相比，本實用新型的有益效果 是：在混凝土塔筒加強(qiáng)過度段嵌入帶孔嵌入式鋼筒段并增設(shè)徑向穿孔錨固筋，穿筋孔孔徑 大于徑向錨固筋直徑，澆筑混凝土后穿筋孔中形成混凝土榫，將鋼截面上的巨大軸力及彎 矩荷載分配到混凝土中，使鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力得到很好的分散，改善了連接部位的力學(xué)性能；在混 凝土塔筒加強(qiáng)過渡段配置堅向鋼筋、環(huán)筋、拉筋，并通過混凝土澆筑孔填充鋼纖維混凝土， 可以大大提高連接構(gòu)件的整體剛度，避免應(yīng)力集中和分布不均勻；通過引入預(yù)應(yīng)力使得預(yù) 應(yīng)力混凝土塔段混凝土在堅向處于受壓狀態(tài)，可以有效控制預(yù)應(yīng)力混凝土塔段的裂縫寬 度，甚至可以避免預(yù)應(yīng)力混凝土塔段開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，大大提高混凝土塔筒的耐久性和疲 勞特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是采用本專利所述連接裝置的預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段的連接過渡裝置 示意圖；
[0015] 圖2是連接裝置立面圖；
[0016] 圖3是預(yù)應(yīng)力混凝土塔筒加強(qiáng)過度段過穿筋孔的斷面示意圖；
[0017] 圖4是預(yù)應(yīng)力混凝土塔筒加強(qiáng)過度段未過穿筋孔的斷面示意圖；
[0018] 圖5是在安裝上部鋼塔段前連接裝置在預(yù)應(yīng)力混凝土塔頂上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖6是安裝上部鋼塔段以及預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件后連接過渡裝置連接預(yù)應(yīng)力混凝土 塔段與上部鋼塔段的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0020] 如圖1所示，上部鋼塔段1與下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段3之間設(shè)置連接裝置2。
[0021] 如圖2、圖3所示，一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，包括 上、下安裝的中心軸線在一條直線上且半徑一致的連接鋼筒段5和嵌入式鋼筒段22,連接 鋼筒段5的頂端通過連接機(jī)構(gòu)與上部鋼塔段1連接，嵌入式鋼筒段22從下部預(yù)應(yīng)力混凝土 塔段3頂面嵌裝入下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段3內(nèi)，連接機(jī)構(gòu)為上連接法蘭盤4與高強(qiáng)螺栓18 ; 連接鋼筒段5與嵌入式鋼筒段22之間安裝張拉錨固法蘭盤6,所述連接鋼筒段5的筒壁和 嵌入式鋼筒段22筒壁均位于張拉錨固法蘭盤6外側(cè)環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面中間的中間環(huán)面，嵌入 式鋼筒段22的底面安裝環(huán)形嵌固底盤20 ;嵌入式鋼筒段22與下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段3內(nèi) 還設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件13 ;所述嵌入式鋼筒段22的筒壁均勻設(shè)有多個穿筋孔11，并在每個 穿筋孔11內(nèi)設(shè)有穿過該穿筋孔11的穿孔錨固筋19。
[0022] 如圖3、圖4所示，張拉錨固法蘭盤6中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、張拉錨固法蘭盤6 中間環(huán)面與外側(cè)環(huán)面之間分別均勻設(shè)有預(yù)應(yīng)力孔17 ;預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件穿過預(yù)應(yīng)力孔17,且 預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件13頂端錨固在張拉錨固法蘭盤6的頂部，而預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件13的底端穿 入下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段3。
[0023] 張拉錨固法蘭盤6中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、張拉錨固法蘭盤6中間環(huán)面與外側(cè) 環(huán)面之間分別均勻設(shè)有混凝土澆筑孔23,通過混凝土澆筑孔23向下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段3 內(nèi)澆筑鋼纖維混凝土 10。混凝土澆筑孔23與預(yù)應(yīng)力孔17交錯布置。
[0024] 如圖5、圖6所示，張拉錨固法蘭盤6的底面設(shè)有向下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段3伸出 的錨固鋼筋12 ;設(shè)有上下分布的多根過渡段加強(qiáng)環(huán)筋9分別環(huán)繞在嵌入式鋼筒段22的內(nèi) 側(cè)和外側(cè)；設(shè)有上下分布的多根下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段環(huán)筋15分別環(huán)繞在預(yù)應(yīng)力施加構(gòu) 件13的內(nèi)側(cè)和外側(cè)；張拉錨固法蘭盤6底面設(shè)有分布在嵌入式鋼筒段22內(nèi)側(cè)和外側(cè)的向 下伸出的過渡段加強(qiáng)堅向鋼筋7 ;張拉錨固法蘭盤6底面設(shè)有分布在預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件13內(nèi) 側(cè)和外側(cè)的向下伸出的下部混凝土堅向鋼筋14 ;下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段內(nèi)還設(shè)有水平的 兩端分別與下部混凝土堅向鋼筋14連接的下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段拉筋16、水平的兩端分 別與相鄰的過渡段加強(qiáng)堅向鋼筋7及過渡段加強(qiáng)環(huán)筋9搭接的過渡段拉筋8。
[0025] 預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件13為預(yù)應(yīng)力鋼絞線。
【權(quán)利要求】
1. 一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，其特征是，包括上、下安 裝的中心軸線在一條直線上且半徑一致的連接鋼筒段（5)和嵌入式鋼筒段（22)，連接鋼筒 段（5 )的頂端通過連接機(jī)構(gòu)與上部鋼塔段（1)連接，嵌入式鋼筒段（22 )從下部混凝土塔段 (3)頂面嵌裝入下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段（3)內(nèi)；連接鋼筒段（5)與嵌入式鋼筒段（22)之間 安裝張拉錨固法蘭盤（6)，所述連接鋼筒段（5)的筒壁和嵌入式鋼筒段（22)筒壁均位于張 拉錨固法蘭盤（6)外側(cè)環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面中間的中間環(huán)面，嵌入式鋼筒段（22)的底面安裝環(huán) 形嵌固底盤（20);所述下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段（3)內(nèi)還設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件（13);所述嵌 入式鋼筒段（22)的筒壁均勻設(shè)有多個穿筋孔（11)，并在每個穿筋孔（11)內(nèi)設(shè)有穿過該穿 筋孔（11)的穿孔錨固筋（19)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，其特征 是，所述張拉錨固法蘭盤（6)中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、張拉錨固法蘭盤（6)中間環(huán)面與外 側(cè)環(huán)面之間分別均勻設(shè)有預(yù)應(yīng)力孔（17)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，其特征 是，所述張拉錨固法蘭盤（6)中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、張拉錨固法蘭盤（6)中間環(huán)面與外 側(cè)環(huán)面之間分別均勻設(shè)有混凝土澆筑孔（23)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，其特征 是，所述混凝土澆筑孔（23)與預(yù)應(yīng)力孔（17)交錯布置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，其特征 是，所述預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件穿過預(yù)應(yīng)力孔（17)，且預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件（13)頂端錨固在張拉錨固 法蘭盤（6)的頂部，而預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件（13)的底端穿入下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段（3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，其特 征是，所述張拉錨固法蘭盤（6)的底面設(shè)有向下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段（3)伸出的錨固鋼筋 (12)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，其特 征是，設(shè)有上下分布的多根過渡段加強(qiáng)環(huán)筋（9)分別環(huán)繞在嵌入式鋼筒段（22)的內(nèi)側(cè)和外 側(cè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，其特 征是，設(shè)有上下分布的多根下部預(yù)應(yīng)力混凝土塔段環(huán)筋（15)分別環(huán)繞在預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件 (13)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，其特 征是，所述張拉錨固法蘭盤（6)底面設(shè)有分布在嵌入式鋼筒段（22)內(nèi)側(cè)和外側(cè)的向下伸出 的過渡段加強(qiáng)堅向鋼筋（7)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼塔段連接過渡裝置，其特 征是，所述張拉錨固法蘭盤（6)底面設(shè)有分布在預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件（13)內(nèi)側(cè)和外側(cè)的向下伸 出的下部混凝土堅向鋼筋（14)。
【文檔編號】F03D11/04GK203906192SQ201420315253
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】許斌, 謝詠劍 申請人:湖南大學(xué)